JP2010190397A

JP2010190397A - タッチダウン軸受

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Publication number: JP2010190397A
Application number: JP2009038119A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Sakamoto; 宰彦坂本; Masayuki Hosoya; 眞幸細谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】空転停止性能に優れたタッチダウン軸受を提供する。
【解決手段】磁気軸受とともに用いられる、内輪６１と、外輪６２と、内輪６１及び外輪６２の間で転動可能に配置された転動体６３とを有する転がり軸受のタッチダウン軸受であって、内輪６１及び外輪６２のそれぞれの対向面の一方に半硬質磁性材料からなる半硬質磁性部材６４が設けられている。円環状をなす一以上の磁石部材６５が、半硬質磁性部材６４に対向するように内輪６１又は外輪６２に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気軸受とともに設置され、磁気軸受の制御不能時に軸受として機能するタッチダウン軸受に関する。

タッチダウン軸受は、磁気軸受とともに設置される転がり軸受であり、通常時には、回転輪（内輪又は外輪）が、回転部材（軸又はハウジング）と接触しない構成となっている。一方、前記磁気軸受が何らかのトラブルで制御不能になった時には、回転輪の回転部材との対向面が、前記回転部材に接触（タッチダウン）し、軸受として機能することにより、前記磁気軸受及び回転部材を保護する構成となっている。

このようなタッチダウン軸受としては、例えば、特許文献１〜６に記載されたタッチダウン軸受が提案されている。
特許文献１に開示されたタッチダウン軸受は、転動体を高速度工具鋼製とすることにより、内輪や外輪に用いられるステンレス鋼や軸受鋼と比較して、タッチダウン時に予想される温度（２００〜３００℃）下における硬さを高くするものである。このようなタッチダウン軸受であれば、転動体の発熱による早期損傷を防止することが可能となり、軸受の耐久性を向上させることが可能となる。

また、特許文献２に開示されたタッチダウン軸受は、ボール（転動体）と内輪に透磁率１．４以下の材料を使用する構成を有するものである。
また、特許文献３に開示されたタッチダウン軸受は、軸受のレース溝のＲ値を規定して、回転性能を向上させるものである。

特開２００６−１５３２４０号公報特開２００２−２２１２２６号公報実開平３−８８０２４号公報

タッチダウン軸受には、その特有の性能として、「タッチダウン時の回転性能（以下、回転性能と呼ぶ）」及び「ロータ軸接触時の空転停止性能（以下、空転停止機能と呼ぶ）」が求められる。
前記回転性能は、タッチダウン時に回転を円滑に行う回転性能である。この回転性能が高いと、不慮の断線やモータの損傷が原因でロータ軸がタッチダウンした時に、ロータ軸が振れ回ってステータ部材に接触して破損するのを防ぎ、ロータ軸を安全に着陸させることができる。

前記空転停止機能は、タッチダウン軸受がロータ軸と接触し空転したとき、その空転を長く続けることなく、軸受を早い時期に停止させる性能である。タッチダウン軸受には、ターボ分子ポンプが回転中に地震や周辺機器の振動でロータ軸が接触することがある。その後、ロータ軸は、上記、不慮の断線やモータの損傷が原因でロータ軸がタッチダウンした時とは異なり、すぐに磁気的安定を取戻して定常位置に復帰するので、タッチダウン軸受とは一瞬接触するだけで、その後は非接触状態に戻る。このとき、ロータ軸から回転力を受けてタッチダウン軸受は空転（通常内輪）を始めるが、空気抵抗がないため、タッチダウン軸受はそのまま空転し続けることになる。このとき、大きな回転音を生じたり、コーティングされている固体潤滑剤が摩耗して膜厚が減少し、本来のタッチダウン時に上記回転性能を十分に発揮できなかったり、温度が急上昇して焼き付きを生じてしまうという不具合を発生しかねない。したがって、タッチダウン軸受には、空転時に早期に自転を停止する性能が必要なのである。

しかしながら、特許文献１及び引用文献３に記載のタッチダウン軸受では、耐熱性改善によるタッチダウン時の耐久性の向上には効果があるが、空転停止性能を向上させる構成について開示されていない。
また、特許文献２に記載されたタッチダウン軸受では、軸受近傍にある磁気軸受やモータからの漏洩磁界の影響を小さくして、外部磁界による連れ回りを防止することによってタッチダウン時の回転性能を向上させる効果があるが、空転停止性能を向上させる構成について開示されていない。

そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、空転停止性能に優れたタッチダウン軸受を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、磁気軸受と共に設置され、通常時には内輪又は外輪からなる回転輪が軸又はハウジングからなる回転部材と接触せず、前記磁気軸受の制御不能時に前記回転輪が前記回転部材と接触して軸受として機能するタッチダウン軸受において、
半硬質磁性材料からなる円環状の半硬質磁性部材が、前記内輪又は外輪に対向するように前記外輪又は内輪に設けられたことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明に係るタッチダウン軸受は、請求項１に記載のタッチダウン軸受において、円環状をなす一以上の磁石部材が、前記半硬質磁性部材に対向するように前記外輪又は内輪に設けられたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明に係るタッチダウン軸受は、請求項１又は２に記載のタッチダウン軸受において、前記内輪及び外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体が、セラミックスからなることを特徴としている。

本発明の請求項１に係るタッチダウン軸受によれば、半硬質磁性部材が設置された内輪又は外輪の回転によってヒステリシストルクを生じさせ、それが回転抵抗となる。それにより内輪又は外輪が回転抵抗を受けながら回転するため、回転運動は長く続くことなく、半硬質磁性部材が設置された内輪又は外輪が早い時期に停止し、結果として、空転停止性能に優れたタッチダウン軸受を提供することができる。

ここで、タッチダウン軸受には近傍に位置する磁気軸受やモータからの漏洩磁束が入り込んでいて、それが半硬質磁性部材と対向する面との接近した部位のエアギャップを経て通過している。それらのタッチダウン軸受を通る磁束は、発生している元の磁石部材（電磁石を含む）の円周方向の配置の違いにより、円周方向での磁束密度の分布を持つのが普通である。つまり、あたかも単一磁石を軸受の内輪又は外輪の円周方向に複数配置したのと似た磁力分布となる。

したがって、例えば、半硬質磁性部材と対向する面に磁石部材が設けられていなくても、タッチダウン軸受の回転によってヒステリシストルクを生じさせることができる。そして、ヒステリシストルクの発生によって空転停止性能に優れたタッチダウン軸受を提供することができる。
また、本発明の請求項２に係るタッチダウン軸受によれば、半硬質磁性部材と磁石部材とが相対回転することによって生じるヒステリシストルクが、タッチダウン軸受が、軸との接触により空転した際に回転抵抗となって軸受の回転を停止させる。
その結果、軸受空転時の摩耗も防ぎ、タッチダウン軸受の耐久性を向上させる効果もある。

また、本発明の請求項３に係るタッチダウン軸受によれば、内輪から外輪に通る磁束が、非磁性体であるセラミックからなる転動体を通りにくくなるため、磁束を半硬質磁性部材に集中的に通過させることが可能となる。そのため、本発明のヒステリシストルクが効率良く生じるため、磁石部材及び半硬質磁性部材をより小さくすることが可能となり、軸受搭載の自由度が向上する。

本発明に係るタッチダウン軸受を備えた磁気浮上式ターボ分子ポンプを示す断面図である。本発明に係るタッチダウン軸受の第１の実施形態における構成を示す図である。本発明に係るタッチダウン軸受の第２の実施形態における構成を示す図である。本発明に係るタッチダウン軸受の第２の実施形態における構成を示す図である。本発明に係るタッチダウン軸受の第３の実施形態における構成を示す断面図である。本発明に係るタッチダウン軸受の第３の実施形態における構成を示す図である。本発明に係るタッチダウン軸受の実施例における試験装置の構成を示す断面図である。本発明に係るタッチダウン軸受の実施例における試験装置の構成を示す断面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係るタッチダウン軸受の第１の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の２種類のタッチダウン軸受を備えた磁気浮上式ターボ分子ポンプを示す縦断面図である。図２は本実施形態のタッチダウン軸受の構成を示す図であり、図２（ａ）は一方のタッチダウン軸受の構成を示す縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿う断面図、図２（ｃ）は、他方のタッチダウン軸受の構成を示す縦断面図である。

図１に示すように、磁気浮上式ターボ分子ポンプ１は、ロータ翼１０と、ロータ軸２０と、磁気軸受３０，４０，５０と、タッチダウン軸受６０，７０とを有する。ロータ翼１０と一体に回転するロータ軸２０は、一組のアキシアル磁気軸受３０と二組のラジアル磁気軸受４０，５０とにより、非接触状態で回転自在に支持されている。また、ラジアル荷重を受ける総玉タイプの深溝玉軸受６０と、アキシアル荷重を受ける組み合わせアンギュラ玉軸受７０が、タッチダウン軸受として設置されている。ロータ軸２０は鉛直方向に延びる回転軸であって、ロータ軸２０の下部にはフランジ２１が一体に形成されている。アキシアル磁気軸受３０は、このフランジ２１を、対をなす電磁石３０ａ，３０ｂで挟むように配置されている。深溝玉軸受６０はロータ軸２０の上部に設置され、アンギュラ玉軸受７０はロータ軸２０の下部のフランジ２１の直上に設置されている。

図１に示す磁気浮上式ターボ分子ポンプ１は、その他に、上部ケーシング８０Ａ、下部ケーシング８０Ｂ、電動モータ９０、及びハウジング８１を備えている。電動モータ９０は、ロータ軸２０を高速回転させる動力源である。ハウジング８１は、上部ケーシング８０Ａの一部をなす部材であって、ラジアル磁気軸受４０，５０及び深溝玉軸受６０のハウジングとして機能する。

次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、深溝玉軸受６０は、内輪６１と、外輪６２と、内輪６１と外輪６２との間で転動可能に配設された複数の転動体６３とを有する。内輪６１及び外輪６２には、それぞれ転動体６３側に突出して互いに対向するフランジ６１ａ，６２ａが形成されている。フランジ６１ａには、該フランジ６１ａのフランジ６２ａ側の面に相当する円筒状をなし、半硬質磁性材料からなる半硬質磁性部材６４が設けられている。また、フランジ６２ａには、該フランジ６２ａのフランジ６１ａ側の面に相当する円筒状をなす磁石部材６５が設けられている。深溝玉軸受６０の内輪（回転輪）６１とロータ軸２０との間には、半径方向に所定の隙間６０Ａが設けられている。この隙間６０Ａは、ラジアル磁気軸受４０，５０のロータ軸２０に対する半径方向の隙間（図１参照）より小さい。

同様に、図２（ｃ）に示すように、アンギュラ玉軸受７０は、内輪（回転輪）７１と、外輪７２と、内輪７１と外輪７２との間で転動可能に配設された複数の転動体７３とを有する。内輪７１及び外輪７２には、それぞれ転動体７３側に突出して互いに対向するフランジ７１ａ，７２ａが形成されている。フランジ７１ａには、該フランジ７１ａのフランジ７２ａ側の面に相当する円筒状をなし、半硬質磁性材料からなる半硬質磁性部材７４が設けられている。また、フランジ７２ａには、該フランジ７２ａのフランジ７１ａ側の面に相当する円筒状をなす磁石部材７５が設けられている。内輪７１とロータ軸２０との間にも、半径方向に所定の隙間７０Ａが設けられている。この隙間７０Ａも、ラジアル磁気軸受４０，５０のロータ軸２０に対する半径方向の隙間（図１参照）より小さい。アンギュラ玉軸受７０の外輪７２は、アキシアル磁気軸受３０のハウジング３１に取り付けられている。

したがって、ロータ軸２０は、通常時には、ラジアル磁気軸受４０，５０とアキシアル磁気軸受３０とにより、回転自在に支持される。また、これらの磁気軸受３０，４０，５０が制御不能となった時に、深溝玉軸受６０の内輪６１及びアンギュラ玉軸受７０の内輪７１がタッチダウンして、軸受として機能するようになる。
ここで、半硬質磁性部材６４，７４に用いられる半硬質磁性材料としては、Ｆｅ−Ｃｕ系（主組成：Ｆｅ−１４Ｃｕ）、Ｆｅ−Ｍｎ系（主組成：Ｆｅ−１４Ｍｎ−ｌＭｏ−２．８Ｔｉ、Ｆｅ−１３Ｍｎ−５Ｃｏ）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系（主組成：Ｆｅ−２５Ｃｒ−８Ｃｏ、Ｆｅ−３０Ｃｒ−１０Ｃｏ、Ｆｅ−３２Ｃｒ−１４Ｃｏ−３Ｍｏ）等が用いられる。半硬質磁性材料６４，７４は、ヒステリシストルクが小さすぎても空転停止性能が乏しくなり、また、大きすぎても回転性能を阻害することになる。したがって、特に保磁力が小さすぎず、大きすぎないＦｅ−Ｍｎ系が半硬質磁性材料として好適である。

また、磁石部材６５，７５の材料としては、一般的には多極着磁が容易なフェライト系磁石が好ましいが、単一磁化磁石を複数配置する場合は、サマリウムコバルト系磁石やネオジウム磁石等を用いてもよい。サマリウムコバルト系磁石やネオジウム磁石は保磁力が大きいので、磁石部材６５，７５を小型化、薄肉化することが可能となり、取り付けスペースを小さくできる。

磁石部材６５，７５は、円筒状をなす１つの部材の形態でもよいし、複数の磁石片が円筒状に配列されてなる形態でもよい。磁石部材６５，７５が複数の磁石片に分割される数は２〜３０程度がよい。磁石部材６５，７５を細かく分割しすぎるとヒステリシスが十分に作用しなくなる。
また、半硬質磁性部材６４，７４と磁石部材６５，７５とのクリアランスは０．１〜５ｍｍ程度であるのが望ましい。半硬質磁性部材６４，７４と磁石部材６５，７５とのクリアランスが０．１ｍｍ未満であると、半硬質磁性部材６４，７４と磁石部材６５，７５とが軸受の回転精度を極端によくする必要が生じ、加えて、磁石部材６５，７５からの磁束が全て半硬質磁性部材６４，７４に入り込むことになる。その結果、磁石部材６５，７５の保磁力が大きい場合等にヒステリシストルクが必要以上に大きくなり、タッチダウン軸受の回転抵抗が極端に大きくなって、本来のタッチダウン時の回転性能が損なわれてしまう。また、半硬質磁性部材６４，７４と磁石部材６５，７５とのクリアランスが５ｍｍ超であると、半硬質磁性部材６４，７４と磁石部材６５，７５との間に磁束が通りにくくなり充分な空転停止性能が得られなくなる。

このように、本実施形態では、タッチダウン軸受６０，７０の内輪６１，７１に半硬質磁性部材６４，６５を設置し、半硬質磁性部材６４，６５に対向するように磁石部材６５，７５を設置した外輪６２，７２を配置する構成とした。このような構成とすることで、磁石部材６５，７５には内径から外径に貫通する磁化が施されていて、円周方向に上記磁化方向が逆転するように複数の磁気領域が配置される。そして、ロータ軸２０とタッチダウン軸受の内輪６１，７１が接触して内輪６１，７１が空転すると、磁石部材６５，７５によって磁化と反磁化とが半硬質磁性部材６４，７４に生じる。そして、それが磁気的ヒステリシスとなってタッチダウン軸受６０，７０の回転抵抗となる。それにより内輪６１，７１が回転抵抗を受けながら回転するため、回転運動は長く続くことなく、早い時期に内輪６１，７１が停止する。したがって、空転停止性能を向上させたタッチダウン軸受を提供することができる。これは、タッチダウン軸受が空転時に発生する大きな回転音や、前記固体潤滑剤の摩耗等を防止することにもつながる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明に係るタッチダウン軸受の第２の実施形態を示す図であり、図３（ａ）はタッチダウン軸受の縦断面図、図３（ｂ）は磁石部材の底面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の３ｂ−３ｂ線に沿う断面図である。なお、図３に示す第２の実施の形態及びその変形例においては、半硬質磁性部材及び磁石部材の形状を異ならせた以外は、前述した第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。

上述の第１の実施形態では、円環状をなす半硬質磁性部材６４，７４及び磁石部材６５，７５の一態様として、半硬質磁性部材６４，７４及び磁石部材６５，７５の形状が円筒状である例について説明した。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、内輪６１のフランジ６１ａと、外輪６２のフランジ６２ａとを重畳するように形成し、フランジ６１ａ及びフランジ６２ａのそれぞれの対向面に円環状をなす平板の半硬質磁性部材６４及び磁石部材６５を設けている。また、図３（ｂ）に示すように、磁石部材６５は、６分割された磁石部材片６５ａからなる。ここで、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、隣接する磁石部材片６５ａ同士の磁化方向は異なっている。本実施形態は、タッチダウン軸受６０のサイズによっては、円環状磁石と比べて平板状の磁石の製作が容易であるため、磁石部材６５が薄すぎるために製作できないという場合等にメリットがある。

また、本実施形態においては、転動体をセラミックス製としてもよい。セラミックスは、転動体に使用される材料であれば特に問題はない。窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等が用いられる。転動体をセラミックスにすることで、例えば、図２において、内輪６１から外輪６２に通る磁束は、非磁性体であるセラミックよりなる転動体６３を通りにくくなるため、磁束を半硬質磁性部材６４に集中的に通過させることが可能となる。そのため、ヒステリシストルクが効率よく生じるため、半硬質磁性部材６４と磁石部材６５とをより小さくすることが可能で、軸受搭載の自由度が向上する。

（第２の実施形態の変形例）
図４は、本発明に係るタッチダウン軸受の第２の実施形態の変形例を示す図であり、図４（ａ）はタッチダウン軸受の縦断面図、図４（ｂ）は磁石部材の底面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の４ｂ−４ｂ線に沿う断面図である。

図４に示すように、磁石部材６５は円筒状や円環状をなす平板でなくとも、単一磁化された複数の磁石部材片６５ａを、環状をなすようにフランジ６１ａ上に配置してもよい。
円環状磁石の同一面内で多極に着磁することは、設備的及び工程的にコストがかかる方式であるが、単一着磁磁石（例えば円板状磁石）の場合は、面方向に垂直に着磁した磁石を隣接する磁石同士の磁力線が逆向きとなるように配置すれば、前述の多極着磁磁石と変わらない作用が得られ、多極磁石に比べてコストを低くできる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明のタッチダウン軸受の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、図５に示す第３の実施の形態及びその変形例においては、磁石部材を用いない以外は、前述した第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図５に示すように、タッチダウン軸受６０の内輪６１のフランジ６１ａには、外輪６２のフランジ６２ａに対向するように円筒状の半硬質磁性部材６４が設けられている。半硬質磁性部材６４が対向する外輪６２のフランジ６２ａには磁石部材が設けられていない。

ここで、図１に示すように、タッチダウン軸受６０には近傍に位置する磁気軸受４０や電動モータ９０からの漏洩磁束が入り込んでいて、それが外輪６２から内輪６１へ両者の接近した部位のエアギャップを経て通過している。タッチダウン軸受６０を通るそれらの磁束は、発生している元の磁石（電磁石を含む）の円周方向の配置の違いにより、円周方向での磁束密度の分布を持つのが普通である。つまり、あたかも単一磁石を軸受外輪円周方向に複数配置したのと似た磁力分布となる。

そのため、外輪６２に磁石部材が設けられなくても、内輪６１に半硬質磁性部材６４が設けられていれば、タッチダウン軸受６０の回転によりヒステリシストルクが生じ、上述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。

（第３の実施形態の変形例）
図６は、本発明に係るタッチダウン軸受の第３の実施形態の変形例を示す図であり、図６（ａ）はタッチダウン軸受の縦断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の６ｂ−６ｂ線に沿う断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、タッチダウン軸受６０の外輪６２のフランジ６２ａには、内輪６１のフランジ６１ａに対向するように円筒状の半硬質磁性部材６４が設けられている。半硬質磁性部材６４が対向する内輪６１のフランジ６１ａには磁石部材が設けられていない。また、内輪６１のフランジ６１ａにおける半硬質磁性部材６４に対向する外周面には、円周方向に繰り返される凹凸形状が形成されている。内輪６１の外周面に形成された凹凸形状のうち、凸部を半硬質磁性部材６４に極力近づけるように配置すると、磁束がその凸部に集中して、半硬質磁性部材６４に流入するようになる。本実施形態の構成は、元々の漏洩磁力が小さかったり、円周方向の磁力分布が小さかったりする場合において、あたかも磁石部材を分布して配置した構成と同様の効果を奏するので好適である。

以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、上述した第１の実施形態、及び図２に示す構成のタッチダウン軸受６０について、内輪６１が空転し始めてから停止するまでの回転数を計測した。
試験対象となるタッチダウン軸受６０は、半硬質磁性部材６４及び磁石部材６５を設けた実施例１〜３と、実施例１〜３と同一寸法で半硬質磁性部材６４及び磁石部材６５を設けない比較例１〜３とを用意した。

実施例１〜３及び比較例１〜３は、それぞれ個体差を考慮して３個ずつ用意した。なお、各試験軸受のその他の諸元は同一としている。試験軸受の諸元及び試験条件を以下に示す。
（試験軸受）
サイズ：φ４２×φ２５×９
材質：外輪：ＳＵＳ４４０Ｃ相当
内輪：ＳＵＳ４４０Ｃ相当
ボール：Ｓｉ₃Ｎ₄
磁石部材：フェライト磁石（６分割多極着磁）
半硬質磁性材料：Ｆｅ−Ｍｎ系
潤滑：ＭｏＳ₂コーティング
コート部位：内輪、ボール
個数：実施例１〜３：３個
比較例１〜３：３個
（試験条件）
軸受初期回転速度：１０００［ｍｉｎ^-1］
圧力：１０^-4［Ｐａ］
温度：常温成り行き

（試験装置）
次に試験装置の構成について説明する。図７及び図８は試験装置の構成を示す断面図である。図７に示すように、試験装置１００は、密封容器１１０の底部に形成された貫通孔１１１の上部に試験軸受２００が外輪２０２を固定した状態で取り付けられている。また、密封容器１１０の天井側のビューポート１１２から試験軸受２００を観察することができるようになっている。ビューポート１１２の上方には２つの光学センサ１２０，１２０が配置されている。これら光学センサ１２０，１２０は、試験軸受２００の内輪２０１の回転速度と、回転開始から停止までの総回転数を記録できるようなっている。

貫通孔１１１には、密封容器１１０の外部から回転軸１３０が挿入されていて、回転軸１３０の一方の端部１３０ａが内輪２０１に嵌合されている。貫通孔１１１と回転軸１３０の周面とは、回転軸シール１４０によってシールされている。そのため、回転軸１３０を内輪２０１に嵌合させた後に密封容器１１０の内部を真空状態にしても貫通孔１１１から空気が流入しないようになっている。

回転軸１３０は、試験軸受２００の内輪２０１が固定された一方の端部１３０ａと反対側の他方の端部１３０ｂにモータ１５０が結合されている。このモータ１５０を回転させることで試験軸受２００の内輪２０１を回転させることができる。回転軸１３０とモータ１５０とは一台の台車１６０に固定されている。この台車１６０にはエアシリンダ（図示せず）が連結され、このエアシリンダによって密封容器１１０の底部から遠ざかる方向に移動させることができる。台車１６０を後退（密封容器１１０の底部から遠ざかる方向に移動）させると、試験軸受２００に嵌合していた回転軸１３０の他方の端部１３０ａが内輪２０１から外れるため、試験軸受２００と回転軸１３０とは機械的にフリーとなる。そのときの状態を図８に示す。

（試験方法）
次に試験方法について説明する。まず、回転軸１３０を内輪２０１に嵌合させて、モータ１５０によって回転軸１３０を回転させる。内輪２０１が所定の回転速度に到達したら、すぐに台車１６０を後退させて、回転軸１３０を内輪２０１から引き抜く。その時点から内輪２０１は空転を開始することになるので、内輪２０１の回転回数を光学センサ１２０，１２０で計数し始めて、内輪２０１の回転速度が零になるまで累計し、それを試験軸受２００の回転から停止までの総回転数とする。これを１つの試験軸受２００に対して３回繰返し、３回の総回転数の平均値をその試験軸受２００の試験結果とする。試験結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３の停止までの総回転数は、比較例１〜３の停止までの総回転数のおおよそ５割から７割程度となった。これにより、真空での軸受空転時において、比較例１〜３より早く停止する実施例１〜３は、空転停止性能に優れていることが分かる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、上述の実施形態では、タッチダウン軸受の内輪に半硬質磁性部材を設置し、タッチダウン軸受の外輪に磁石部材を設置したが、タッチダウン軸受の外輪に半硬質磁性部材を設置し、タッチダウン軸受の内輪に磁石部材を設置してもよい。

１０ロータ翼
２０ロータ軸
３０アキシアル磁気軸受
４０，５０ラジアル磁気軸受
６０深溝玉軸受
６１内輪（回転輪）
６２外輪
６４半硬質磁性部材
６５磁石部材
７０アンギュラ玉軸受
７１内輪（回転輪）
７２外輪
７４半硬質磁性部材
７５磁石部材

Claims

磁気軸受と共に設置され、通常時には内輪又は外輪からなる回転輪が軸又はハウジングからなる回転部材と接触せず、前記磁気軸受の制御不能時に前記回転輪が前記回転部材と接触して軸受として機能するタッチダウン軸受において、
半硬質磁性材料からなる円環状の半硬質磁性部材が、前記内輪又は外輪に対向するように前記外輪又は内輪に設けられたことを特徴とするタッチダウン軸受。
円環状をなす一以上の磁石部材が、前記半硬質磁性部材に対向するように前記外輪又は内輪に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタッチダウン軸受。
前記内輪及び外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体が、セラミックスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチダウン軸受。